[發明專利]從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置

有效

• 申請號: 201710447898.0
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN109082479B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 姬敬開;麻錦敏
• 申請（專利權）人: 深圳華大生命科學研究院
• 主分類號: C12Q1/70
• 分類號: C12Q1/70;C12Q1/04;C12M1/00;C12M1/34
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明提出從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置。該方法包括：獲得DNA和RNA測序結果；將DNA測序結果進行比對，以便獲得第一候選微生物集合和特異性DNA測序讀段集合；將RNA測序結果進行比對，以便獲得第二候選微生物集合和特異性RNA測序讀段集合；選取第一候選微生物集合和第二候選微生物集合的交集的至少一部分作為第三候選微生物集合；分別從特異性DNA和RNA測序讀段集合中選取相同數目的特異性DNA和RNA測序讀段，分別獲得過濾DNA和RNA測序讀段集合；以及對第三候選微生物集合進行過濾處理，以便獲得第四候選微生物集合，構成樣本中的微生物物種。由此，能夠準確地鑒定到種水平的微生物，避免背景微生物干擾，同時可找出活躍表達的致病性微生物，且操作簡便。

技術領域

本發明涉及生物領域。具體地，本發明涉及從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置。

背景技術

病原微生物的感染一直是人類長期困擾的疾病，但是由于造成人類感染的微生物復雜多變，對病原微生物感染的治療造成了極大的干擾，精確地鑒定病原微生物是對其治療至關重要的步驟。

然而，目前從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置仍有待研究。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決現有技術中存在的技術問題至少之一。為此，本發明提出了從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置。利用本發明的從樣本中鑒定微生物物種的方法和裝置能夠準確地鑒定到種水平的微生物，避免背景微生物干擾，同時可以找出活躍表達的致病性微生物，且操作簡便。

需要說明的是，本發明是基于發明人的下列發現而完成的：

目前對于病原微生物的鑒定主要依靠的是分離培養、PCR等技術來實現的，但是這些技術在時效性、敏感性和精確度上往往有很大的局限，而借助高通量測序技術可以一定程度上的克服這些缺陷。

隨著測序技術的飛躍發展，測序成本以及所需時間不斷下降，運用高通量測序技術進行病原微生物鑒定將有很大的應用前景。相對于傳統分離培養技術，高通量測序技術能夠克服很多病原微生物不能夠分離培養的問題，而且分離培養往往費時費力，在臨床應用上有很大的局限性；相對于PCR技術，高通量測序技術能夠更廣泛地對病原微生物進行鑒定，PCR技術局限于已知且有參考序列的病原微生物，而且PCR技術一次鑒定的種類往往也很有限。

采用高通量測序的方式對病原微生物的鑒定主要分為兩種，一種是基于16S rRNA基因測序的方法，另一種是用宏基因組測序的方法。16S rRNA基因是編碼原核生物核糖體小亞基的基因，是細菌系統分類學研究中常用的標志，通過對該區域的特異性擴增以及測序可以對樣本的微生物組成進行分析。宏基因組測序則不涉及特異性區域的擴增，而是通過提取樣本中總核酸(DNA或RNA)的方式對所有的序列進行非特異性擴增和測序，然后再對測序數據進行分析鑒定。

相對于16S rRNA基因測序，宏基因組測序是對樣本中所有微生物進行全基因組高通量測序，克服了16S rRNA基因測序只能檢測細菌的缺點。而且由于16S rRNA基因往往只能鑒定到屬水平，難以進行更細的分類，對于某些細菌的分辨效果也較差，而宏基因組測序則可以進行更精細的物種分類，同時可以在基因的水平對于細菌的耐藥性進行分析。采用高通量測序技術在總核酸水平進行病原微生物的鑒定主要分為基于RNA的宏轉錄組測序和基于DNA的宏基因組測序，兩種方法分別在RNA和DNA層面上都可以實現對病原微生物的鑒定。

但是，進行病原微生物鑒定的樣本種類繁多，比如鼻咽拭子、痰液、尿液、腦脊液、血液等，由于外界環境的影響以及采樣過程中的污染，這些樣本中往往含有很多背景干擾微生物，給病原微生物的鑒定造成了很大的干擾，因此去除背景微生物干擾，找到真正的致病性微生物是宏基因組測序鑒定病原微生物的關鍵。